한국연구재단, 비납계 페로브스카이트 소재 기반 포토디텍터 소개

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 기존 연구대비 빠른 속도로 빛을 검출해낼 수 있는 비납계 페로브스카이트 소재 기반 포토디텍터를 개발했다.

한국연구재단은 중앙대 왕동환 교수와 성균관대 공동연구팀이 납을 사용하지 않은 페로브스카이트 소재 박막의 안정성 향상을 위해 패시베이션(부동태화) 공정을 도입해 노이즈가 효과적으로 억제된 포토디텍터를 구현하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.

최근 무기 감광 소재를 대체할 수 있는 차세대 감광 소재로 조성에 따라 흡광도 조절이 가능한 페로브스카이트 소재가 각광받고 있지만 납으로 인한 유해성으로 상용화에 어려움이 있었다.

또 기존의 납계 페로브스카이트는 납 이온과 할로겐 이온 사이의 결합력이 상대적으로 낮아 이온들이 구조 내에서 쉽게 이동이 가능한데, 이러한 특성은 외부 전하의 주입을 쉽게 해 포토디텍터 성능 저하의 가장 큰 원인인 노이즈 발생을 야기해 왔다.

이에 연구팀은 납을 대체할 수 있는 성분인 주석 소재를 활용, 안정적으로 박막을 형성할 수 있는 패시베이션 기술을 적용해 양질의 비납계 페로브스카이트 소재를 개발하는 데 성공했다.

기존의 납계 소재와 달리 주석을 기반한 페로브스카이트 소재는 주석과 할로겐 이온의 강한 결합 에너지를 통해 내부 이온의 이동을 제한함으로써 포토디텍터 내에서의 노이즈 발생을 억제하는 데 탁월함을 보였다.

이를 통해 성능을 악화시키는 주입 전류가 차단됨으로써 우수한 감광 능력과 빠른 속도를 갖춘 비납계 페로브스카이트 포토디텍터 구현이 가능함을 검증할 수 있었다.

이번 연구로 주석 기반 페로브스카이트 소재가 적용된 차세대 포토디텍터가 구현됨으로써, 친환경 기술과 성능 향상 기술의 동시 구현이 가능할 것으로 예상된다.

특히 다양한 페로브스카이트 소재 기반 차세대 광전변환소자 및 디스플레이 분야에서의 적용이 가능할 것으로 보여 관련 기술 발전에 이바지할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.